Đề tài Thiết kế và chế tạo bộ điều khiển từ xa hẹn giờ tắt mở thiết bị điện gia dụng

Đồ án môn học : Kỹ thuật vi điều khiển và ghép nối ngoại vi GVHD : Lê Xứng CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Đề tài : Thiết kế và chế tạo bộ điều khiển từ xa hẹn giờ tắt mở thiết bị điện gia dụng 1.1 Nhiệm vụ đề tài : - Tìm hiểu cách thức giao tiếp cơ bản từ bộ thu phát sóng RF trên thị trường. - Đặt ra phương pháp thu tín hiệu để kết nối vi điều khiển 8051. - Xây dựng chương trình điều khiển cho phù hợp. - Cải tiến và nâng cấp mở rộng các thiết kế về sau. 1.2. Sơ đồ khối hệ thống : Sơ đồ hệ thống được biểu diễn như sau : Sóng RF SVTH : Võ Thanh Hùng – Trần Công Đua – Nguyễn Văn Dũng Trang KHỐI PHÁT SÓNG RF ( Remote RF 8 kênh ) ( KHỐI THU SÓNG RF ( giải mã sóng RF ) KHỐI CÔNG SUẤT ( điều khiển thiết bị ) KHỐI VI ĐIỀU KHIỂN ( chip AT89S52 ) KHỐI HIỂN THỊ ( 6 led 7 đoạn ) Đồ án môn học : Kỹ thuật vi điều khiển và ghép nối ngoại vi GVHD : Lê Xứng 1.3. Phân tích hệ thống : 1.3.1. Remote phát sóng RF : Hình 1.1. Remote phát sóng RF  Thông số kĩ thuật : - 8 phím điều khiển từ xa . - Điện áp hoạt động : 12VDC. - Dòng cấp : 15 ~ 40 mA. - Tần số hoạt động : 315 MHz. - Khoảng cách truyền tải : 200m. - Dạng điều biến : ASK. - Kích thước : 85 x 37 x 16 mm. - Màu sắc : trắng.  Phím mã lệnh phát ra : Phím A : 01H Phím B : 02H Phím C: 04H Phím D : 08H 1.3.2. Bộ thu sóng RF : SVTH : Võ Thanh Hùng – Trần Công Đua – Nguyễn Văn Dũng Trang Đồ án môn học : Kỹ thuật vi điều khiển và ghép nối ngoại vi GVHD : Lê Xứng Hình 1.2. Mạch thu sóng RF  Thông số kĩ thuật : - Điện áp hoạt động : DC 3 ~ 5V. - Điều hành hiện tại : ≤ 3mA (DC 5V). - Chế độ điều chế : ASK. - Hoạt động tần số : 315 MHz. - Tốc độ : < 5kbsK (ở 315 MHz, -95dBm). - Nhiệt độ hoạt động : -20 o C ~ 70 o C. - Chiều dài anten : 24cm ( 315MHz), 18cm (433,92MHz). - Kích thước : 32 x 13,5.  Phím mã lệnh thu vào :  Phím A : 01H  Phím B : 02H  Phím C: 04H  Phím D : 08H  Chân giao tiếp : - Chân 1 : bit 1 tín hiệu số. - Chân 2 : bit 2 tín hiệu số. - Chân 3 : bit 3 tín hiệu số. - Chân 4 : bit 4 tín hiệu số. - Chân 5 : nối mass. - Chân 6 : chân báo hiệu. - Chân 7 : Nối dương nguồn. 1.3.3. Chíp vi điều khiển : Chíp vi điều khiển AT89S52 thuộc họ 8051 làm nhiệm vụ điều khiển toàn hệ thống. Chíp nhận tín hiệu điều khiển từ mạch thu RF và xử lí tín hiệu xuất lên khối LED để hiển thị hoặc xuất ra điều khiển thiết bị. SVTH : Võ Thanh Hùng – Trần Công Đua – Nguyễn Văn Dũng Trang Đồ án môn học : Kỹ thuật vi điều khiển và ghép nối ngoại vi GVHD : Lê Xứng Hình 1.3. Chíp AT89S52  Thông số kĩ thuật : - 8 Kbytes Flash Memory. - Điện áp làm việc : 4~5V. - Tần số xung nhịp dao động : 0Hz đến 33MHz. - Bộ nhớ RAM nội : 256x8 bit. - 32 pin I/O. - 3 Timer/Counters 16-bit. - 8 nguồn ngắt. 1.3.4. Khối hiển thị : Sử dụng 6 led 7 đoạn bố trí chia thành 3 cặp : - 2 led hiển thị giờ : 1 led hiển thị hàng đơn vị, 1 led hiển thị hàng chục. - 2 led hiển thị phút : 1 led hiển thị hàng đơn vị, 1 led hiển thị hàng chục. - 2 led hiển thị giây : 1 led hiển thị hàng đơn vị, 1 led hiển thị hàng chục. 1.3.5. Khối công suất : Sử dụng Rowle điều khiển đến thiết bị điện gia dụng, chip vi điều khiển xuất tín hiệu và khuếch đại qua mạch công suất đưa vào Rơle. SVTH : Võ Thanh Hùng – Trần Công Đua – Nguyễn Văn Dũng Trang Đồ án môn học : Kỹ thuật vi điều khiển và ghép nối ngoại vi GVHD : Lê Xứng CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 2.1. Vấn đề thu phát sóng RF trong điều khiển từ xa : Trước khi nghĩ đến việc mở rộng các ứng dụng của sóng điện từ trong điều khiển, chúng ta hãy tìm hiểu kĩ hơn về hai IC chuyên dùng trong điều khiển từ xa, đó là IC PT2262 dùng để tạo ra mã lệnh và IC PT2272 dùng để giải mã. Ngày nay người ta chế tạo rất nhiều các cặp IC, một con thì dùng cho bên phát và một con dùng cho bên nhận. 2.1.1 Phát sóng sử dụng IC 2262 : PT2262 có sơ đồ chân như hình vẽ sau : IC PT2262 có nhiều nhóm, nhiều phiên bản, phân nhóm theo cách chữ viết tiếp theo ở bên sau chữ PT2262, hình vẽ cho thấy có nhóm 18 chân và có nhóm 20 chân, theo tên ghi trên các chân của IC chúng ta hiểu công dụng từng chân như sau : + Chân cuối của hàng dưới cho nối Mass và chân cuối của hàng trên cho nối nguồn VCC, từ 4V đến 15V. SVTH : Võ Thanh Hùng – Trần Công Đua – Nguyễn Văn Dũng Trang Đồ án môn học : Kỹ thuật vi điều khiển và ghép nối ngoại vi GVHD : Lê Xứng + Trên chân OSC1 và OSC2 dùng gắn điện trở R để định tần cho xung nhịp, dùng tạo ra các dãy xung mã lệnh. Tần số xung nhịp phải lấy tương thích giữa bên phát và bên nhận. + Các chân A0-A5 dùng nhập mã địa chỉ, trên mỗi chân có thể có 3 trạng thái, cho nối Mass là bit 0, cho nối vào nguồn dương là bit 1 và bỏ trống là bit F. + Chân A6/D0 – A11/D5 có thể dùng như các chân địa chỉ từ A6-A11, nhưng khi dùng như chân nhập dữ liệu data thì chỉ xác lập theo mức 0 và mức 1, chỉ có 2 trạng thái. + Chân TE dùng cho xuất nhóm xung mã lệnh, nó có tác dụng ở mức áp thấp. Nghĩa là khi chân này ở mức áp thấp, nó sẽ cho xuất ra xung mã lệnh trên chân D out . + Chân D out , là chân ngã ra của nhóm tín hiệu mã lệnh, các tín hiệu mã lệnh đều ở dạng xung, nghĩa là lúc ở mức áp thấp, lúc ở mức áp cao. 2.1.2. Thu sóng sử dụng IC 2272 : Khi xung mã lệnh phát ra từ ICPT2262 nhóm xung mã lệnh này sẽ được đưa và IC PT2272 để được giải mã và phát ra tín hiệu để điều khiển các thiết bị. SVTH : Võ Thanh Hùng – Trần Công Đua – Nguyễn Văn Dũng Trang Đồ án môn học : Kỹ thuật vi điều khiển và ghép nối ngoại vi GVHD : Lê Xứng Từ sơ đồ khối chức năng chúng ta thấy hoạt động của IC PT2272 sẽ như sau : + Chân OSC1 và chân OSC2 dùng gắn điện trở để định tần cho xung nhịp, xung nhịp này cần thiết cho hoạt động của IC. + Các chân địa chỉ là A0 đến A5 và chân địa chỉ/ dữ liệu là A6/D5 đến A11/D0, trạng thái bit trên các chân này dùng xác lập mã lệnh dùng cho việc dò mã lệnh của bên phát. + Chân ngã vào là DIN, sau khi qua 2 tầng khuếch đại đảo, tín hiệu mã lệnh cho vào mạch computer logic để dò mã lệnh, nếu mã lệnh của bên phát đúng với mã lệnh đã xác lập trong IC, nó sẽ cho qua mạch Output Logic chờ xuất ra, khi mạch dò xung đồng bộ Synchro Detect xác nhận tín hiệu là chính xác, nó sẽ cho xuất lệnh điều khiển trên chân VT. 2.1.3. Tương thích bộ IC 2262/2272 : Có nhiều phiên bản của cặp IC PT2262 và PT2272 dùng trong điều khiển theo mã lệnh. Có loại không có chân data, có loại có 2 chân data, 3 chân data, 4 chân data, 5 chân data và 6 chân data. Người ta dùng một mạch dao động để tạo ra xung nhịp, tần số xung nhịp tùy thuộc vào trị của điện trở gắn trên chân OSC1 và OSC2. Sau khi có xung nhịp có chu kì là α, bây giờ người ta tạo ra các dạng xung khác nhau dùng để chỉ trạng thái các bit : đó là bit 0, bit 1, bit F. + Bit 0 là lúc các chân địa chỉ hay các chân dữ liệu cho nối Mass. + Bit 1 là lúc các chân địa chỉ hay các chân dữ liệu cho nối lên nguồn dương. + Bit F là lúc các chân địa chỉ này bỏ trống. Sau đây là vẽ cho thấy cách thức tạo ra dãy xung mã lệnh của cặp xung IC PT2262/2272 SVTH : Võ Thanh Hùng – Trần Công Đua – Nguyễn Văn Dũng Trang Đồ án môn học : Kỹ thuật vi điều khiển và ghép nối ngoại vi GVHD : Lê Xứng : Hình trên cho thấy, tùy theo cách thức chúng ta đặt mã bit trên các chân địa chỉ hay chân dữ liệu, chúng ta sẽ tạo ra một code word tương ứng và khi bên phát cho phát ra nhóm mã lệnh này và bên thu nhận vào nhóm mã lệnh này, qua so sánh trong mạch computer logic nếu thấy trùng mã IC PT2272 sẽ phát lệnh điều khiển trên chân VT. 2.2 Thiết kế phần cứng và giao tiếp với module thu phát sóng RF : 2.2.2 Thiết kế khối hiển thị : Khối hiển thị thiết kế như sau: Kết nối : a: P2.0 led1 : P0.1 b: P2.1 led2 : P0.2 c: P2.2 led3: P0.3 d: P2.3 led4 : P0.4 e: P2.4 led5: P0.5 f: P2.5 led6: P0.6 g: P2.6 SVTH : Võ Thanh Hùng – Trần Công Đua – Nguyễn Văn Dũng Trang Đồ án môn học : Kỹ thuật vi điều khiển và ghép nối ngoại vi GVHD : Lê Xứng h: P2.7 Mạch sử dụng 6 led 7 đoạn loại Anot chung, kết nối chung chân katot và nối vào Port 2 của chip Vi điều khiển AT89S52. Các chân Anot cấp nguồn +5V thông qua 6 BJT 2SA1015 khi BJT này được kích dẫn. Chân VĐK đưa tín hiệu điều khiển mức áp 0V vào chân B của 2SA1015 thông qua trở phân cực R 14 đến R 19 có giá trị 4,7kΩ thì BJT này được kích dẫn, khi đó led 7 đoạn tương ứng được cấp nguồn. Ngược lại khi tín hiệu điều khiển mức áp +5V thì BJT này được tắt, khi đó led 7 đoạn tương ứng không được cấp nguồn. Trở hạn dòng R 6 đến R 13 nối tiếp các chân katot led 7 đoạn đến chân VĐK nhằm hạn dòng ổn định và chia điện áp cho led. Ở đây ta sử dụng thuật toán quét 6 led nên chọn dòng qua led tầm 5mA x6 led =30mA. Thiết kế R 6 : Ω= −− = − 100 10x30 2.08.15 R 3 6 BJT 2SA1015 dẫn dòng Ic tầm 30mA thì có dải phân bố h FE khá rộng, chọn giá trị nhỏ hơn 180. Ta chọn h FE = 30 để BJT dẫn bão hòa. Thiết kế R 14 : 2.2.2 Thiết kế khối vi điều khiển : Khối VĐK thiết kế như sau. Sử dụng VĐK AT89S52 làm nhiệm vụ xử lí trung tâm. Chip được trang bị thạch anh 12M tạo xung nhịp, tụ lọc nhiễu 33pF, mạch reset tụ hóa 10uF, trở 10 kΩ, nút nhấn reset thông qua trở hạn dòng 100Ω. Port 0 có trở thanh 4,7kΩ kéo lên và giao tiếp mạch hiển thị điều khiển cấp nguồn quét led. Port 2 giao tiếp mạch hiển thị điều khiển mã xuất tín hiệu trên led 7đoạn thông qua 8 trở hạn dòng có giá trị 100 Ω. Port 1 giao tiếp chân 1, 2, 3, 4 mạch thu sóng RF ở các chân P1.0, P1.1, P1.2, P1.3 để nhận tín hiệu thu được từ remote. SVTH : Võ Thanh Hùng – Trần Công Đua – Nguyễn Văn Dũng Trang Đồ án môn học : Kỹ thuật vi điều khiển và ghép nối ngoại vi GVHD : Lê Xứng Chân P3.2 nhận tín hiệu ngắt ngoài 0 báo thu tín hiệu. Chân P3.5 xuất tín hiệu ra mạch công suất để điều khiển thiết bị. Ngoài ra mạch thu RF chân 5 nối mass, chân 7 nối nguồn + 5V. Chân 6 mạch này xuất tín hiệu ngõ ra tích cực mức 1. Để kết nối với ngắt ngoài VĐK tích cực mức 0, ta thêm vào mạch đảo pha đơn giản sử dụng 1 BJT 2SC1815 và 2 trở 100Ω và 4,7kΩ. 2.2.3 Thiết kế khối công suất đầu ra ( mang tính chất mô phỏng ) : Khối công suất thiết kế như sau. Mạch công suất đàu ra sử dụng Rơle để điều khiển đóng mở đối tượng. Ở đây ta sử dụng led đơn D2 báo hiệu để nhìn thấy tín hiệu đầu ra. Rơle đóng ngắt bởi BJT 2SA1015 khi BJT này dẫn. Chân VĐK xuất tín hiệu out đưa vào chân B của BJT 2SA1015 thông qua trở phân cực R 20 . Diode D1 có tác dụng xả dòng ngược do cuộn dây Rơle sinh ra. Rơle có dòng kích 30mA, ta chọn h FE =40 của BJT 2SA1015 để BJT dễ dàng dẫn bão hòa. Ω= − = − k6.5 10x30 40x)7.05( R 3 20 2.3. Mạch in và ráp linh kiện : SVTH : Võ Thanh Hùng – Trần Công Đua – Nguyễn Văn Dũng Trang [...]... án môn học : Kỹ thuật vi điều khiển và ghép nối ngoại vi SVTH : Võ Thanh Hùng – Trần Công Đua – Nguyễn Văn Dũng GVHD : Lê Xứng Trang Đồ án môn học : Kỹ thuật vi điều khiển và ghép nối ngoại vi SVTH : Võ Thanh Hùng – Trần Công Đua – Nguyễn Văn Dũng GVHD : Lê Xứng Trang Đồ án môn học : Kỹ thuật vi điều khiển và ghép nối ngoại vi GVHD : Lê Xứng CHƯƠNG 3 SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ THIẾT KẾ PHẦN MỀM 3.1 Chương trình... : Võ Thanh Hùng – Trần Công Đua – Nguyễn Văn Dũng Trang Đồ án môn học : Kỹ thuật vi điều khiển và ghép nối ngoại vi GVHD : Lê Xứng 3.4 Thuật toán các chương trình con: DELAY50US MOV R7,#2 MOV R6,#0FFH R7=0? R6=0? RET SVTH : Võ Thanh Hùng – Trần Công Đua – Nguyễn Văn Dũng Trang Đồ án môn học : Kỹ thuật vi điều khiển và ghép nối ngoại vi GVHD : Lê Xứng 3.5 Code chương trình : K1 BIT P1.0 ; CHÂN A SÓNG... HIEN THI GIO C_MINUTE EQU 24H ; DIA CHI HIEN THI PHUT C_SECOND EQU 25H ;; DIA CHI HIEN THI GIAY ON_HOUR EQU 26H ;;DIA CHI LUU GIA TRI MO HEN GIO ON_MINUTE EQU 27H ;DIA CHI LUU GIA TRI MO HEN PHUT OFF_HOUR EQU 28H ;DIA CHI LUU GIA TRI TAT HEN GIO OFF_MINUTE EQU 29H ;DIA CHI LUU GIA TRI TAT HEN PHUT ;;;;;;;;;;;DINH NGIA CAC VEC TO DIA CHI NGAT ;;;;;;;;;;;;;;;;; ORG 00H JMP MAIN ORG 03H ; VEC TO NGAT NGAT... Công Đua – Nguyễn Văn Dũng Trang Đồ án môn học : Kỹ thuật vi điều khiển và ghép nối ngoại vi GVHD : Lê Xứng MOV TL0,#-100 ;; GIA TRI BAN DAU TL0 CLR 00H ;; XOA BIT 00H ;;;;;;;;;;;;;;;;; MOV 21H,#0 ; GAN 21H=0 MOV 22H,#0 ;GÁN 22H=0 MOV C_HOUR,#0 ;GÁN GIÁ TRI GIO HIEN THI=0 MOV C_MINUTE,#0 ;GÁN GIÁ TRI PHÚT HIEN THI=0 MOV C_SECOND,#0 ;GÁN GIÁ TRI GIAY HIEN THI=0 MOV ON_HOUR,#0 ;GÁN GIÁ TRI GIO HEN MO THI=0... GTRI HIEN THI PHUT CJNE A,#-1,KTRA1_4 ;;; KTRA NEU CHUA BANG -1 THI NEU CO K2 TAC DONG THI GIAM A CHO DEN =-1 MOV C_MINUTE,#59; GÁN PHUT HIEN THI =59 SVTH : Võ Thanh Hùng – Trần Công Đua – Nguyễn Văn Dũng Trang Đồ án môn học : Kỹ thuật vi điều khiển và ghép nối ngoại vi GVHD : Lê Xứng ;;;;;;;;;;;;KIEM TRA K3 DE GIAM GTRAI GIO HIEN THI;;;;;;;;;;; KTRA_4: CALL HIENTHI_1;;;;;;;;; GOI HIEN THI 1 JNB K3,KTRA_5... GAN GIATRI GIO HEN MO VAO THANH GHI A ADD A,#1 ;;; TANG GTRI THANH GHI A LEN 1 DO VI MOV ON_HOUR,A ;;; GAN GTRI THANH GHI A VAO GIO HEN MO SVTH : Võ Thanh Hùng – Trần Công Đua – Nguyễn Văn Dũng Trang Đồ án môn học : Kỹ thuật vi điều khiển và ghép nối ngoại vi GVHD : Lê Xứng CJNE A,#24H,KTRA1_8;;;; KIEM TRA GIO HEN NEU CHUA DC 24 THI NEU CO NUT NHAN K3 THI TIAP TUC TANG DEN 24 MOV ON_HOUR,#0;;;; DUA GIATRI... CHUA =-1 THI TIEP TUC GIAM KHI CO K2=1 CHO DEN -1 MOV ON_MINUTE,#59 ; GAN GTRI PHUT HEN MO =59 KTRA_10: CALL HIENTHI_2 JNB K3,KTRA_11 ;;;;;K3=0 THI NHAY KIEM TRA NUT KHAC KTRA1_14: CALL HIENTHI_2;;; GOI HIEN THI2 JB K3,KTRA1_14 ;;;; DOI CHUYEN TRANG THAI K3 DE GIAM A DI 1 DON VI SVTH : Võ Thanh Hùng – Trần Công Đua – Nguyễn Văn Dũng Trang Đồ án môn học : Kỹ thuật vi điều khiển và ghép nối ngoại vi GVHD... GHI R1 VAO THANH GHI A MOV B,#10;;; GÁN B=10 DIV AB ;;;; A/B MOVC A,@A+DPTR SVTH : Võ Thanh Hùng – Trần Công Đua – Nguyễn Văn Dũng Trang Đồ án môn học : Kỹ thuật vi điều khiển và ghép nối ngoại vi GVHD : Lê Xứng MOV P2,A ;MOV THANH GHI A VÀO POTTR 2 CLR P0.4 ; MO LED 7SEG 4 CALL DELAY50US ;; GOI DELAY50US SETB P0.4 ;; TAT LED 7SEG 4 MOV A,B ;DUA THANH GHI B VAO A MOVC A,@A+DPTR MOV P2,A ;;;DUA GTRI... Công Đua – Nguyễn Văn Dũng Trang Đồ án môn học : Kỹ thuật vi điều khiển và ghép nối ngoại vi GVHD : Lê Xứng ADD A,R0 ;;; A+R0(KETQUA LUU VAO A) MOV C_HOUR,A ;;;; GÁN GTRI CUA A VAO C HOUR CJNE A,#24,KTRA_1 ;;;; KIEM TRA NEU GTRI GIO CHUA DC 24 THI NEU CO NUT NHAN K3 THI TIEP TUC TANG GIO MOV C_HOUR,#0;;; GÁN GTRI GIO=0 ;;;;;;;;;;;; K1=1 THI SE GIAM GTRI GIO VA PHUT,, KHI NHAN K2 HOAC K3;;;;;;;;; KTRA_3:... Ð Ð MOV 22H,#0 MOV C_MINUTE,#0 SVTH : Võ Thanh Hùng – Trần Công Đua – Nguyễn Văn Dũng Trang Đồ án môn học : Kỹ thuật vi điều khiển và ghép nối ngoại vi GVHD : Lê Xứng 3.3 Thuật toán ngắt ngoài : NGAT_NGOAI_0 S PUSH ACC PUSH PSW K2=1? K1=1? Ð HIENTHI_1 CLR EX0 CLR TR0 CLR ET0 K2=1? GIAM PHUT K1=1? MOV A,C_MINUTE CALL THOAT S HIENTHI_2 Ð TANG PHUT MO A=-1? K2=1? S MOV A,ON_MINUTE S Ð Ð MOV C_MINUTE, #59 . thuật vi điều khiển và ghép nối ngoại vi GVHD : Lê Xứng CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Đề tài : Thiết kế và chế tạo bộ điều khiển từ xa hẹn giờ tắt mở thiết bị điện gia dụng 1.1 Nhiệm vụ đề tài : -. vi điều khiển và ghép nối ngoại vi GVHD : Lê Xứng CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 2.1. Vấn đề thu phát sóng RF trong điều khiển từ xa : Trước khi nghĩ đến việc mở rộng các ứng dụng của sóng điện từ. hàng chục. 1.3.5. Khối công suất : Sử dụng Rowle điều khiển đến thiết bị điện gia dụng, chip vi điều khiển xuất tín hiệu và khuếch đại qua mạch công suất đưa vào Rơle. SVTH : Võ Thanh Hùng – Trần